本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，特別涉及一種染料敏化太陽(yáng)能電池及其制作方法。

背景技術(shù)：

染料敏化太陽(yáng)能電池自上個(gè)世紀(jì)90年代開始興起研究，以其材料來(lái)源方便、設(shè)備和工藝簡(jiǎn)單、成本十分低廉，電池色彩及圖形多樣化而引起人們的廣泛關(guān)注，科研界和工業(yè)界投入大量人力和物力以期實(shí)現(xiàn)未來(lái)能源的替代。染料敏化太陽(yáng)能電池的工作原理是類似植物葉綠素的光合作用，通過(guò)人工合成材料和電池組裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的目的。與其他類型的太陽(yáng)能電池所不同的是，染料敏化太陽(yáng)能電池的兩個(gè)電極分別制作于兩塊導(dǎo)電基底上，經(jīng)對(duì)接封裝后，注入電解質(zhì)完成電池的制作。大面積染料敏化太陽(yáng)能電池需要在同一導(dǎo)電基底上實(shí)現(xiàn)電池單元的串、并聯(lián)，而導(dǎo)電基底與封裝材料的粘結(jié)持久度及電解質(zhì)的腐蝕性造成電池的密封困難，影響了其產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。

染料敏化太陽(yáng)能電池的大面積穩(wěn)定性制約了其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，但由于染料敏化太陽(yáng)能電池基材的特殊性，目前較成熟的晶硅、薄膜類太陽(yáng)能電池封裝方法均不適用染料敏化太陽(yáng)能電池的封裝，而采用熱熔膜及固化膠進(jìn)行封裝染料敏化太陽(yáng)能電池的常用方法則均存在電池耐久性的問(wèn)題。電池的封裝是太陽(yáng)能電池工藝工程中至關(guān)重要的一環(huán)，封裝的好壞直接影響到組件的輸出功率、使用壽命和穩(wěn)定性。因此，開發(fā)工藝簡(jiǎn)單、密封性好的染料敏化太陽(yáng)能電池封裝方法對(duì)實(shí)用化進(jìn)程具有重大的推進(jìn)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)染料敏化太陽(yáng)能電池存 在的封裝不牢、耐久性差的缺陷，提供一種具有良好密封性和耐久性的染料敏化太陽(yáng)能電池及其制作方法。

本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的：

一種染料敏化太陽(yáng)能電池的制作方法，其特點(diǎn)在于，該制作方法包括以下步驟：

S₁、清洗并干燥第一導(dǎo)電基底，刻蝕該第一導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面形成至少一條刻蝕線，將導(dǎo)電金屬漿料均勻地印刷于該第一導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面上，燒結(jié)形成至少三條導(dǎo)電指，將半導(dǎo)體氧化物漿料均勻地印刷于該第一導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面上，燒結(jié)形成至少兩個(gè)納米氧化物薄膜層，每?jī)蓚€(gè)納米氧化物薄膜層之間分別有一條刻蝕線和一條導(dǎo)電指，設(shè)有刻蝕線、導(dǎo)電指和納米氧化物薄膜層的該第一導(dǎo)電基底形成一負(fù)電極；

清洗并干燥第二導(dǎo)電基底，刻蝕該第二導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面形成至少一條刻蝕線，將導(dǎo)電金屬漿料均勻地印刷于該第二導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面上，燒結(jié)形成至少三條導(dǎo)電指，將光催化層前驅(qū)體漿料均勻地印刷于該第二導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面上，燒結(jié)形成至少兩個(gè)光催化層，每?jī)蓚€(gè)光催化層之間分別有一條刻蝕線和一條導(dǎo)電指，在每個(gè)光催化層的兩端分別打一個(gè)第一微孔，設(shè)有刻蝕線、導(dǎo)電指、光催化層和第一微孔的該第二導(dǎo)電基底形成一正電極；

S₂、將玻璃粉材料印刷于該第一導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面和該第二導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面，形成一包圍納米氧化物薄膜層和光催化層的密封層，納米氧化物薄膜層與該密封層之間的區(qū)域?yàn)榈谝豢招膮^(qū)域，光催化層與該密封層之間的區(qū)域?yàn)榈诙招膮^(qū)域，該第一空心區(qū)域包括該負(fù)電極的引出區(qū)域，該第二空心區(qū)域包括該正電極的引出區(qū)域；

S₃、將導(dǎo)電膠填充并固化于該第一空心區(qū)域和該第二空心區(qū)域內(nèi)；

S₄、將該第一導(dǎo)電基底疊覆并燒結(jié)于該第二導(dǎo)電基底上，使得第一導(dǎo)電基底中的刻蝕線和導(dǎo)電指分別與第二導(dǎo)電基底中的刻蝕線和導(dǎo)電指對(duì)應(yīng)、納米氧化物薄膜層與光催化層一一對(duì)應(yīng)、該第一空心區(qū)域與該第二空心區(qū)域一一對(duì)應(yīng)，并將均設(shè)有一窄帶孔腔的兩個(gè)蓋板玻璃固化于該第二導(dǎo)電基底的兩 端，使得該些第一微孔分別位于兩個(gè)窄帶孔腔內(nèi)，

其中，每個(gè)窄帶孔腔上均設(shè)有一第二微孔，每個(gè)蓋板玻璃上除去窄帶孔腔之外的區(qū)域均覆蓋有封裝材料；

S₅、利用液體循環(huán)設(shè)備分別向兩個(gè)蓋板玻璃上的第二微孔注入染料，使得染料吸附于納米氧化物薄膜層；

S₆、利用該液體循環(huán)設(shè)備分別向兩個(gè)蓋板玻璃上的第二微孔灌注電解液；

S₇、將該些第一微孔和該些第二微孔密封；

S₈、分別在該負(fù)電極的引出區(qū)域和該正電極的引出區(qū)域引出導(dǎo)線。

本方案中，在步驟S₁之前，首先需要設(shè)定負(fù)電極和正電極的規(guī)格和尺寸。負(fù)電極的規(guī)格和尺寸包括第一導(dǎo)電基底、刻蝕線、導(dǎo)電指和納米氧化物薄膜層的規(guī)格和尺寸，正電極的規(guī)格和尺寸包括第二導(dǎo)電基底、刻蝕線、導(dǎo)電指和第一微孔的規(guī)格和尺寸。其中，負(fù)電極中第一導(dǎo)電基底、刻蝕線和導(dǎo)電指的規(guī)格和尺寸分別與正電極中第二導(dǎo)電基底、刻蝕線和導(dǎo)電指的規(guī)格和尺寸相同。另外，導(dǎo)電基底的規(guī)格和尺寸包括形狀、直徑或長(zhǎng)、寬；刻蝕線的規(guī)格和尺寸包括形狀、數(shù)量、長(zhǎng)度、寬度、深度以及相鄰刻蝕線之間的距離；導(dǎo)電指的規(guī)格和尺寸包括形狀、數(shù)量、長(zhǎng)度、寬度以及相鄰導(dǎo)電指之間的距離；納米氧化物薄膜層的規(guī)格和尺寸包括形狀、數(shù)量、長(zhǎng)度、寬度、厚度以及相鄰納米氧化物薄膜層之間的距離；第一微孔的規(guī)格和尺寸包括數(shù)量、位置和大小。還需要設(shè)定密封層的規(guī)格和尺寸，包括密封層的形狀、長(zhǎng)度、寬度以及各區(qū)域的大小。蓋板玻璃上的第二微孔的大小與液體循環(huán)設(shè)備精密插合或旋合，使得無(wú)液體漏出。

步驟S₁中，采用水和乙醇超聲波，或超臨界二氧化碳進(jìn)行清洗，自然風(fēng)干或熱風(fēng)干燥，采用溶液腐蝕、機(jī)械或激光刻蝕方法進(jìn)行刻蝕，采用絲網(wǎng)印刷的方法印刷導(dǎo)電金屬漿料、半導(dǎo)體氧化物漿料、光催化層前驅(qū)體漿料和玻璃粉材料，采用玻璃打孔器進(jìn)行打孔。

導(dǎo)電指、納米氧化物薄膜層和光催化層均需要在高溫下燒結(jié)而成，其中， 將納米氧化物薄膜層從室溫?zé)Y(jié)到400℃～600℃，燒結(jié)時(shí)間為30分鐘，將導(dǎo)電指從室溫?zé)Y(jié)到600℃，燒結(jié)時(shí)間為30分鐘，優(yōu)選地，將導(dǎo)電指從室溫?zé)Y(jié)到450℃，燒結(jié)時(shí)間為30分鐘。

該玻璃粉材料不含鉛及其氧化物，固化溫度為200℃～800℃，優(yōu)選地，固化溫度為300℃～650℃，該玻璃粉材料為Proell Glass Frit Paste L55643。該導(dǎo)電金屬漿料為一種導(dǎo)電金屬材料、幾種導(dǎo)電金屬材料的混合物或?qū)щ娊饘倥c其他固化劑的混合物，該導(dǎo)電金屬材料為銀、金、錫、銅和鋅中的一種或幾種混合物。優(yōu)選地，該導(dǎo)電金屬材料為銀粉。

每個(gè)納米氧化物薄膜層均包括一光吸收層和一光散射層，該光吸收層為納米晶半導(dǎo)體金屬氧化物，該光散射層為大顆粒半導(dǎo)體金屬氧化物，該光吸收層的厚度為5μm～30μm，該光散射層的厚度為2μm～6μm。優(yōu)選地，該光吸收層為納米晶的TiO₂，厚度為10μm～20μm，平均粒徑為5nm～50nm，該光散射層為大顆粒的TiO₂，厚度為3μm～5μm，平均粒徑為100nm～500nm，更優(yōu)選地，納米晶的TiO₂的平均粒徑為20nm，大顆粒的TiO₂的平均粒徑為200nm～400nm。

光催化層前驅(qū)體漿料為具有催化活性的貴金屬催化劑的前驅(qū)體，溶解于松油醇，其濃度一般為10mM，光催化層的厚度為0.1nm～100nm。優(yōu)選地，光催化層前驅(qū)體漿料為氯鉑酸，光催化層的厚度為1nm～50nm。光催化層的面積既可以為整個(gè)正電極的導(dǎo)電面，也可以大于或等于負(fù)電極上的納米氧化物薄膜層的面積。

在步驟S₃中，可以通過(guò)控制軟件或點(diǎn)膠機(jī)的控制面板來(lái)控制所需導(dǎo)電膠的數(shù)量和大小，其中，第一空心區(qū)域和第二空心區(qū)域中導(dǎo)電膠的數(shù)量要盡量少，以接觸到相鄰兩條導(dǎo)電指為宜，導(dǎo)電膠的大小不超過(guò)刻蝕線。在步驟S₄中，一一對(duì)應(yīng)的刻蝕線、導(dǎo)電指、納米氧化物薄膜層、光催化層、第一空心區(qū)域和第二空心區(qū)域構(gòu)成至少兩個(gè)電池單元。

步驟S₅中利用液體循環(huán)設(shè)備注入染液時(shí)，需要調(diào)整循環(huán)時(shí)間、速度和濃度等參數(shù)，使得染料能夠有效吸附于納米氧化物薄膜層。該染料為金屬有機(jī) 配合物、純有機(jī)染料或聚合物，金屬有機(jī)配合物、純有機(jī)染料和聚合物的分子結(jié)構(gòu)帶有吸附半導(dǎo)體納米氧化物薄膜的官能團(tuán)，該官能團(tuán)為羧基、氰基、磺酸基、磷酸基、羥基或氨基。優(yōu)選地，該官能團(tuán)為羧基、氰基或羥基。

步驟S₆中通過(guò)對(duì)蓋板玻璃的微孔灌注電解液，使得電解液完全填充于每個(gè)電池單元中，從而實(shí)現(xiàn)常壓灌注。該電解液為：液體電解液，該液體電解液為含有一對(duì)氧化還原電對(duì)的電解液，優(yōu)選地，該液體電解液為碘基電解液，耐溫范圍為-10℃～80℃；準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)，其熔化溫度為60℃～120℃，該準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)為含有一種或幾種固化劑的電解液，固化劑為高分子聚合物，優(yōu)選地，固化劑為偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，該準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)的熔化溫度為80℃～100℃；或固態(tài)電解質(zhì)，該固態(tài)電解質(zhì)為無(wú)機(jī)P型半導(dǎo)體材料、有機(jī)P型半導(dǎo)體材料或?qū)щ姼叻肿泳酆衔?，無(wú)機(jī)P型半導(dǎo)體材料為CuI、CuSCN或CsSnI₃及其同系物，有機(jī)P型半導(dǎo)體材料為2,2,7,7，-四(N，N-二對(duì)甲氧基苯基氨基)-9,9-螺環(huán)二芴，導(dǎo)電高分子聚合物為聚乙二醇或戊二醛的交聯(lián)物。

制作完成之后，可以采用萬(wàn)用表等測(cè)量該染料敏化太陽(yáng)能電池的輸出電壓和輸出電流。

較佳地，該第一導(dǎo)電基底和該第二導(dǎo)電基底均為導(dǎo)電玻璃或金屬箔。

優(yōu)選地，導(dǎo)電玻璃為透明導(dǎo)電基底，其透光率大于80％，面電阻小于50Ω，金屬箔為不銹鋼片或鈦箔。

較佳地，步驟S₁中該第一導(dǎo)電基底和該第二導(dǎo)電基底中的每條刻蝕線的一端均設(shè)有一拐角，拐角的寬度小于納米氧化物薄膜層的寬度，刻蝕線的寬度為0.01mm～0.1mm，相鄰兩條刻蝕線之間的距離大于等于0.5cm，該第二導(dǎo)電基底中第一微孔與導(dǎo)電指之間的距離大于0.1cm。

優(yōu)選地，刻蝕線的寬度為0.01mm～0.05mm，拐角的寬度小于納米氧化物薄膜層的寬度的一半。本方案中，拐角用于相鄰兩個(gè)電池單元的串聯(lián)連接?？涛g線的深度與導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面的厚度相同。刻蝕后的電阻為高度絕緣，電阻值大于0.1MΩ。

較佳地，導(dǎo)電指的寬度為0.05mm～2mm，該密封層的厚度為20μm～100 μm，第一微孔和第二微孔的直徑均為0.5mm～2mm。

優(yōu)選地，導(dǎo)電指的寬度為0.1mm～0.5mm，該密封層的厚度為25μm～85μm，第一微孔和第二微孔的直徑均為0.6mm～1mm。

較佳地，步驟S₄中，將該第一導(dǎo)電基底燒結(jié)于該第二導(dǎo)電基底的溫度為300℃～700℃，燒結(jié)時(shí)間為30分鐘，固化為熱壓固化、紫外固化或燒結(jié)固化。

較佳地，該封裝材料為高分子熱熔膜、固化膠或玻璃粉，固化膠為紫外固化膠、環(huán)氧樹脂密封膠或氟硅酮密封膠，高分子熱熔膜為高分子沙林膜或拜勞膜，高分子熱熔膜的熔化溫度為100℃-150℃，厚度為20μm～100μm，優(yōu)選地，高分子熱熔膜的厚度為30μm～60μm。

較佳地，步驟S₇中采用玻璃粉將該些第一微孔和該些第二微孔密封。

較佳地，步驟S₇中采用密封膠將該些第一微孔和該些第二微孔密封，密封膠為固化膠，其固化時(shí)間為5秒～24小時(shí)。

本方案中，密封膠為耐溶劑、耐濕氣、耐電解液腐蝕、耐溫度的固化膠，溶劑為乙腈、3-甲氧基乙腈和3-甲氧基丙腈，電解液為碘基電解液，溫度為-10℃～80℃，密封方法為靜置固化，優(yōu)選地，固化時(shí)間為1分鐘～12小時(shí)。

本發(fā)明還提供一種染料敏化太陽(yáng)能電池，其特點(diǎn)在于，其包括：

一負(fù)電極，包括第一導(dǎo)電基底和位于該第一導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面的至少一條刻蝕線、至少三條導(dǎo)電指以及至少兩個(gè)吸附有染料的納米氧化物薄膜層，每?jī)蓚€(gè)納米氧化物薄膜層之間有一條刻蝕線；

一正電極，包括第二導(dǎo)電基底和位于該第二導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面的至少一條刻蝕線、至少三條導(dǎo)電指以及至少兩個(gè)光催化層，每?jī)蓚€(gè)光催化層之間有一條刻蝕線，每個(gè)光催化層的兩端分別設(shè)有一個(gè)第一微孔；

以及分別固化于該第一導(dǎo)電基底兩端的兩個(gè)蓋板玻璃，每個(gè)蓋板玻璃均設(shè)有一窄帶孔腔，每個(gè)窄帶孔腔上均設(shè)有一第二微孔，每個(gè)蓋板玻璃上除去窄帶孔腔之外的區(qū)域均覆蓋有封裝材料，該正電極中的第一微孔分別位于兩個(gè)窄帶孔腔內(nèi)；

該第一導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面和該第二導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面中印刷有玻璃粉 材料的區(qū)域?yàn)槊芊鈱樱撁芊鈱影鼑{米氧化物薄膜層和光催化層，納米氧化物薄膜層與該密封層之間的區(qū)域?yàn)榈谝豢招膮^(qū)域，光催化層與該密封層之間的區(qū)域?yàn)榈诙招膮^(qū)域，該第一空心區(qū)域包括該負(fù)電極的引出區(qū)域，該第二空心區(qū)域包括該正電極的引出區(qū)域，該第一導(dǎo)電基底疊覆并燒結(jié)于該第二導(dǎo)電基底，納米氧化物薄膜層與光催化層一一對(duì)應(yīng)，該第一空心區(qū)域與該第二空心區(qū)域一一對(duì)應(yīng)，形成至少兩個(gè)電池單元，每個(gè)電池單元內(nèi)均灌注有電解液，該些第一微孔和該些第二微孔內(nèi)均設(shè)有封裝材料。

較佳地，該第一導(dǎo)電基底和該第二導(dǎo)電基底均為導(dǎo)電玻璃或金屬箔。

優(yōu)選地，導(dǎo)電玻璃為透明導(dǎo)電基底，其透光率大于80％，面電阻小于50Ω，金屬箔為不銹鋼片或鈦箔。

較佳地，該第一導(dǎo)電基底和該第二導(dǎo)電基底中的每條刻蝕線的一端均設(shè)有一拐角，拐角的寬度小于納米氧化物薄膜層的寬度，刻蝕線的寬度為0.01mm～0.1mm，相鄰兩條刻蝕線之間的距離大于等于0.5cm，該第二導(dǎo)電基底中第一微孔與導(dǎo)電指之間的距離大于0.1cm，優(yōu)選地，刻蝕線的寬度為0.01mm～0.05mm，拐角的寬度小于納米氧化物薄膜層的寬度的一半。

較佳地，導(dǎo)電指的寬度為0.05mm～2mm，該密封層的厚度為20μm～100μm，第一微孔和第二微孔的直徑均為0.5mm～2mm。

優(yōu)選地，導(dǎo)電指的寬度為0.1mm～0.5mm，該密封層的厚度為25μm～85μm，第一微孔和第二微孔的直徑均為0.6mm～1mm。

較佳地，該封裝材料為高分子熱熔膜、固化膠或玻璃粉，固化膠為紫外固化膠、環(huán)氧樹脂密封膠或氟硅酮密封膠，高分子熱熔膜為高分子沙林膜或拜勞膜，高分子熱熔膜的熔化溫度為100℃-150℃，厚度為20μm～100μm，優(yōu)選地，高分子熱熔膜的厚度為30μm～60μm。

在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)例。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：與現(xiàn)有染料敏化太陽(yáng)能電池相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)使用玻璃粉材料對(duì)導(dǎo)電基底進(jìn)行密封，玻璃粉材料的來(lái)源方便，成本低廉，而且具有良好的密封性能和操作簡(jiǎn)易性，降低了成產(chǎn)成本，大大提高了染料敏化太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性；

(2)利用液體循環(huán)設(shè)備對(duì)染料進(jìn)行密閉循環(huán)吸附，不僅操作簡(jiǎn)單，而且能實(shí)現(xiàn)染料吸附量和吸附時(shí)間的可控性，有效縮減了吸附時(shí)間，另外，染料溶液可重復(fù)利用，有利于工業(yè)化的批量生產(chǎn)，降低了成本；

(3)巧妙地利用了蓋板玻璃與正電極的微孔之間的孔隙，從而使得染料敏化太陽(yáng)能電池中的每個(gè)電池單元能夠通過(guò)微孔和窄帶孔腔連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了電池內(nèi)部的統(tǒng)一灌注和統(tǒng)一密封，大大簡(jiǎn)化了操作步驟和難度；

(4)采用常壓雙孔灌注的方法進(jìn)行灌注，克服了現(xiàn)有真空灌注導(dǎo)致的灌注不完全和電解液濃度配比變化的缺陷，降低了灌注電解液的難度和成本，有效提高了成品率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的內(nèi)部串聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池的負(fù)電極和正電極的平面示意圖，其中(a)為負(fù)電極的平面示意圖，(b)為正電極的平面示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的內(nèi)部串聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池中的蓋板玻璃的平面示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的內(nèi)部串聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池的平面示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的內(nèi)部串聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池的側(cè)面示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的內(nèi)部串聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池的密封層的平面示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例1的染料敏化太陽(yáng)能電池的制作方法中染料循環(huán)吸附的示意圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例2的內(nèi)部串并聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池的負(fù)電極和正電極的平面示意圖，其中(a)為負(fù)電極的平面示意圖，(b)為正電極的平面示意圖。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例2的內(nèi)部串并聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池的平面示意圖。

圖9為本發(fā)明實(shí)施例2的內(nèi)部串并聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池的側(cè)面示意圖。

圖10為本發(fā)明實(shí)施例2的內(nèi)部串并聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池的密封層的平面示意圖。

圖11為本發(fā)明實(shí)施例3的內(nèi)部并聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池的負(fù)電極和正電極的平面示意圖，其中(a)為負(fù)電極的平面示意圖，(b)為正電極的平面示意圖。

圖12為本發(fā)明實(shí)施例3的內(nèi)部并聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池的平面示意圖。

圖13為本發(fā)明實(shí)施例3的內(nèi)部并聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池的側(cè)面示意圖。

圖14為本發(fā)明實(shí)施例3的內(nèi)部并聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池的密封層的平面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例的方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

實(shí)施例1

電壓為6V的內(nèi)部串聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1～5所示，其制作方法如下：

(1)設(shè)定規(guī)格和尺寸

a.負(fù)電極的規(guī)格和尺寸

第一導(dǎo)電基底11：材質(zhì)為導(dǎo)電玻璃，形狀為長(zhǎng)15cm、寬8.5cm的長(zhǎng)方形；

刻蝕線12：形狀為平行線條形，長(zhǎng)度為8.5cm，線寬0.05mm，線距為1.25cm，深度為0.005mm，數(shù)量為9條；

導(dǎo)電指13：形狀為平行線條形，長(zhǎng)度為8.5cm，線寬為0.05cm，線距為1.2cm，數(shù)量為11條；

納米氧化物薄膜層14：形狀為長(zhǎng)7.5cm、寬0.75cm的長(zhǎng)方形，層距為0.5cm，數(shù)量為10個(gè)。

b.正電極的規(guī)格和尺寸

第二導(dǎo)電基底15：與第一導(dǎo)電基底的規(guī)格和尺寸相同；

刻蝕線12：與負(fù)電極中刻蝕線的規(guī)格和尺寸相同；

導(dǎo)電指13：與負(fù)電極中導(dǎo)電指的規(guī)格和尺寸相同；

第一微孔16：直徑為0.6mm，數(shù)量為20個(gè)；

密封層17：形狀為長(zhǎng)方形；

c.蓋板玻璃的規(guī)格和尺寸

蓋板玻璃18：材質(zhì)為耐溫玻璃，形狀為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)為13.5cm，寬為1.8cm，數(shù)量為2個(gè)；

第二微孔19：直徑為0.6mm，數(shù)量為2個(gè)；

封裝材料層20：形狀為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)為13.5cm，寬為1.8cm，厚度為60μm，中心處有長(zhǎng)為12.5cm、寬為1mm的窄帶孔腔21；

(2)制作負(fù)電極

清洗第一導(dǎo)電基底11：采用水和乙醇超聲波，或超臨界二氧化碳對(duì)第一導(dǎo)電基底清洗5分鐘，風(fēng)干；

制作刻蝕線12：采用激光刻蝕方法刻蝕該第一導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面，使得采用萬(wàn)用表測(cè)定刻蝕后的電阻為高度絕緣或電阻值達(dá)到0.1MΩ；

制作導(dǎo)電指13：采用絲網(wǎng)印刷方法將導(dǎo)電銀漿均勻地印刷于該第一導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面上，放置于高溫爐，在550℃下燒結(jié)20分鐘，然后自然冷卻至 室溫，絲網(wǎng)板的目數(shù)為250目，絲網(wǎng)印刷次數(shù)為一次；

制作納米氧化物薄膜層14：采用絲網(wǎng)印刷方法將TiO₂漿料均勻地印刷于該第一導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面上，絲網(wǎng)板的目數(shù)為250目，絲網(wǎng)印刷次數(shù)為5次，每次印刷后的TiO₂漿料層需要在125℃下干燥5分鐘，待5次絲網(wǎng)印刷完畢，將含有TiO₂層的導(dǎo)電玻璃放置于高溫爐，在550℃下燒結(jié)30分鐘，然后自然冷卻，取出后風(fēng)干并干燥；

制作密封層17：采用絲網(wǎng)印刷方法將玻璃粉材料均勻地印刷于該第一導(dǎo)電基底中除去納米氧化物薄膜層、負(fù)電極的引出區(qū)域和相鄰電池單元的9個(gè)串聯(lián)連接區(qū)域27之外的導(dǎo)電面上，烘干，絲網(wǎng)板的目數(shù)為100目，絲網(wǎng)印刷次數(shù)為三次；

(3)制作正電極

清洗第二導(dǎo)電基底15：與清洗第一導(dǎo)電基底的方法相同；

制作刻蝕線12：與負(fù)電極中制作刻蝕線的方法相同；

制作導(dǎo)電指13：與負(fù)電極中制作導(dǎo)電指的方法相同；

制作光催化層22：采用絲網(wǎng)印刷方法將氯鉑酸前驅(qū)體漿料均勻地印刷于該第二導(dǎo)電基底的導(dǎo)電面上，絲網(wǎng)板的目數(shù)為250目，絲網(wǎng)印刷次數(shù)為一次，印刷完畢后將含有光催化層的導(dǎo)電玻璃放置于高溫爐，在450℃下燒結(jié)20分鐘，然后自然冷卻至室溫，干燥；

制作第一微孔16：采用0.6mm的玻璃鉆頭在光催化層的兩端進(jìn)行打孔；

制作密封層17：采用絲網(wǎng)印刷方法將玻璃粉材料均勻地印刷于該第二導(dǎo)電基底中除去光催化層、正電極的引出區(qū)域和相鄰電池單元的9個(gè)串聯(lián)連接區(qū)域之外的導(dǎo)電面上，烘干，絲網(wǎng)板的目數(shù)為100目，絲網(wǎng)印刷次數(shù)為三次；

(4)制作導(dǎo)電連接單元

采用點(diǎn)膠技術(shù)將少量的固化導(dǎo)電膠點(diǎn)滴于電池單元的9個(gè)串聯(lián)連接區(qū)域27；

(5)燒結(jié)正負(fù)電極

在負(fù)電極的密封層上疊覆正電極，采用高溫熔融燒結(jié)方法使得正負(fù)電極 之間的玻璃粉牢固地結(jié)合于正負(fù)電極之間，在650℃下燒結(jié)30分鐘；

(6)制作蓋板玻璃18

用刻刀裁出兩個(gè)預(yù)先設(shè)定尺寸的蓋板玻璃；采用特制的玻璃鉆頭在每個(gè)蓋板玻璃上打一個(gè)第二微孔19，使得第二微孔與液體循環(huán)設(shè)備能夠緊密連接；清洗蓋板玻璃；在蓋板玻璃的表面涂覆一層厚度為60μm的沙林膜，采用熱壓機(jī)對(duì)蓋板玻璃和正電極進(jìn)行熱壓，使得蓋板玻璃與正電極緊密結(jié)合，第一微孔均位于蓋板玻璃的窄帶孔腔21內(nèi)，其中，熱壓的溫度為150℃，壓力為5公斤力，時(shí)間為5分鐘；

(7)染料循環(huán)吸附

如圖6所示，將液體循環(huán)設(shè)備25中導(dǎo)管區(qū)域的液體進(jìn)口和出口分別與兩個(gè)蓋板玻璃的第二微孔19對(duì)接，并將液體進(jìn)口和出口均置于1mol/L的N719染料溶液26中，將染料溶液26的流速控制為10mL/min，在4小時(shí)內(nèi)完成染料的吸附過(guò)程；

(8)電解液灌注和密封

將液體循環(huán)設(shè)備中導(dǎo)管區(qū)域的液體進(jìn)口和出口分別與兩個(gè)蓋板玻璃的第二微孔對(duì)接，并將液體進(jìn)口和出口均置于50mL的電解液內(nèi)，將電解液的流速控制為3mL/min，完成電解液的灌注過(guò)程，其中，電解液的配比為0.6MBMII，0.1MGuSCN，0.03MI₂，0.1MLiI，0.5MTBPinMPN；灌注完成后，采用道康寧DC730密封膠覆蓋蓋板玻璃的第二微孔19；

(9)測(cè)試輸出電壓和輸出電流

在負(fù)電極的一端23和正電極的另一端24分別焊上低電阻的焊錫，并引出導(dǎo)線；在室外太陽(yáng)光下，采用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)?nèi)部串聯(lián)連接的染料敏化太陽(yáng)能電池，輸出電壓為6V，輸出電流為40mA，其中每個(gè)電池單元的輸出電壓為0.6V，輸出電流為45mA。

實(shí)施例2

本實(shí)施例制作一個(gè)電壓為3V的內(nèi)部串并聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池，其結(jié)構(gòu)如圖7～10所示，其制作方法與實(shí)施例1的不同之處在于：

(1)負(fù)電極和正電極中刻蝕線的線距均為2.5cm，數(shù)量均為4條；

(2)制作負(fù)電極中的密封層時(shí)，將玻璃粉材料印刷于第一導(dǎo)電基底中除去納米氧化物薄膜層、負(fù)電極的引出區(qū)域和相鄰并聯(lián)電池單元的4個(gè)串聯(lián)連接區(qū)域27之外的導(dǎo)電面上，制作正電極中的密封層時(shí)，將玻璃粉材料印刷于第二導(dǎo)電基底中除去光催化層、正電極的引出區(qū)域和相鄰并聯(lián)電池單元的4個(gè)串聯(lián)連接區(qū)域之外的導(dǎo)電面上；

(3)將固化導(dǎo)電膠點(diǎn)滴于相鄰并聯(lián)電池單元的4個(gè)串聯(lián)連接區(qū)域27；

(4)采用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)?nèi)部串并聯(lián)連接的染料敏化太陽(yáng)能電池，輸出電壓為3V，輸出電流為77mA，其中5對(duì)并聯(lián)電池單元的輸出電壓為0.6V，輸出電流為80mA。

實(shí)施例3

本實(shí)施例制作一個(gè)電流為400mA的內(nèi)部并聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池，其結(jié)構(gòu)如圖11～14所示，其制作方法與實(shí)施例1的不同之處在于：

(1)負(fù)電極和正電極中均無(wú)需制作刻蝕線；

(2)制作負(fù)電極中的密封層時(shí)，將玻璃粉材料印刷于第一導(dǎo)電基底中除去納米氧化物薄膜層和負(fù)電極的引出區(qū)域之外的導(dǎo)電面上，制作正電極中的密封層時(shí)，將玻璃粉材料印刷于第二導(dǎo)電基底中除去光催化層和正電極的引出區(qū)域之外的導(dǎo)電面上；

(3)無(wú)需制作導(dǎo)電連接單元；

(4)采用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)?nèi)部并聯(lián)連接的染料敏化太陽(yáng)能電池，輸出電壓為0.5V，輸出電流為420mA，其中每個(gè)電池單元的輸出電壓為0.6V，輸出電流為45mA。

實(shí)施例4

本實(shí)施例制作一個(gè)電壓為6V的內(nèi)部串聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池，其制作方法與實(shí)施例1的不同之處在于：

(1)采用點(diǎn)膠技術(shù)將少量的道康寧DC730點(diǎn)滴于蓋板玻璃的表面，然后將蓋板玻璃覆蓋于正電極上，使得正電極中的第一微孔均位于蓋板玻璃的 窄帶孔腔內(nèi)，經(jīng)靜置后固化；

(2)采用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)?nèi)部串聯(lián)連接的染料敏化太陽(yáng)能電池，輸出電壓為6V，輸出電流為42mA，其中每個(gè)電池單元的輸出電壓為0.6V，輸出電流為45mA。

與實(shí)施例1中蓋板玻璃通過(guò)沙林膜與正電極固定相比，本實(shí)施例采用密封膠將蓋板玻璃與正電極固定，提高了密封穩(wěn)定性。

實(shí)施例5

本實(shí)施例制作一個(gè)電壓為6V的內(nèi)部串聯(lián)的染料敏化太陽(yáng)能電池，其制作方法與實(shí)施例1的不同之處在于：

(1)采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將玻璃粉漿料均勻地印刷于蓋板玻璃上，烘干，其中，絲網(wǎng)板的目數(shù)為100目，絲網(wǎng)印刷次數(shù)為三次，然后將蓋板玻璃覆蓋于正電極上，正負(fù)電極之間和蓋板玻璃與正電極之間同時(shí)進(jìn)行熔融燒結(jié)；

(2)采用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)?nèi)部串聯(lián)連接的染料敏化太陽(yáng)能電池，輸出電壓為6V，輸出電流為41mA，其中每個(gè)電池單元的輸出電壓為0.6V，輸出電流為45mA。

與實(shí)施例1中蓋板玻璃通過(guò)沙林膜與正電極固定相比，本實(shí)施例采用玻璃粉將蓋板玻璃與正電極固定，提高了密封耐久性。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。